Paryanto dan Wusana Agung Wibowo Staf Pengajar Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Transkripsi

1 PEMANFAATAN KARBON AKTIF DARI AMPAS MANGROVESISA HASIL PEMBUATAN ZAT WARNAALAMIUNTUK PENURUNANKANDUNGANCOD LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU ACTIVATED CARBON FROM MANGROVE FRUIT RESIDUE OF NATURAL DYE EXTRACTION AS COD DEGRADATION OF TOFU INDUSTRY S LIQUID WASTE Paryato da Wusaa Agug Wibowo Staf Pegajar Program Studi Tekik Kimia Fakultas Tekik Uiversitas Sebelas Maret paryato.us@gmail.com ABSTRACT Use of activated carbo from the dregs of magrove to decrease of COD (Chemical Oxyge Demad) i tofu idustry waste water with a cotiuous process has bee carried out. The purpose of this study was to determie the effect of activated carbo adsorptio with the cotet of COD i waste, as well as Freudlich ad Lagmuir equilibrium costat of the activated carbo dregs magrove use activator H 3 PO 4 1M ad KOH 1M. Research methods iclude the process of preparig activated charcoal, the absorptio ad testig. Phase absorptio was doe by varyig cotact time of 1 miutes, miutes ad 6 miutes, ad the stack height is 2 cm, 4 cm ad 6 cm. Testig of activated carbo absorptio agaist COD doe with permagaate titratio aalysis. The results showed that the most optimum removal efficiecy is activated carbo with KOH 1M activator, 6 cm stack height ad a cotact time of 6 miutes. Activated carbo absorptio capacity of the COD reached 44.95%. Adsorptio COD with carbo from the gregs of magrove activatedkoh 1M ad H 3 PO 4 1Mdomiatly had followed Freudlich adsorptio isotherm with k value,999. Keywords: Activated Carbo, Magrove Dregs, Activator, COD ABSTRAK Pemafaata karbo aktif dari ampas magrove utuk peurua COD (Chemical Oxyge Demad) dalam limbah cair idustri tahu dega proses kotiyu telah dilakuka. Tujua dari peelitia ii adalah utuk megetahui pegaruh adsorpsi dega karbo aktif terhadap kaduga COD dalam limbah, serta kostata kesetimbaga Freudlich da Lagmuir dari karbo aktif ampas magrove megguaka aktivator H 3 PO 4 1M da KOH 1M.Metode peelitia meliputi proses peyiapa baha arag aktif, peyerapa da pegujia. Tahap peyerapa dilakuka dega variasi lama waktu kotak yaitu 1 meit, meit da 6 meit serta tiggi tumpuka yaitu 2 cm, 4 cm da 6 cm. Pegujia daya serap karbo aktif terhadap COD dilakuka dega aalisa titrasi permagaat. Hasil peelitia meujukka bahwa efisiesi removal yag palig optimum adalah karbo aktif degaaktivator KOH 1M, tiggi tumpuka 6 cm da lama waktu kotak 6 meit. Daya serap karbo aktif terhadap COD mecapai 44,95%.Adsorpsi COD oleh karbo dari ampas magrove teraktivasi KOH 1M da H 3 PO 4 1M domia megikuti isoterm adsorpsi Freudlich dega ilai k=,999. Kata Kuci: Karbo Aktif, Ampas Magrove, Aktivator, COD 1. PENDAHULUAN Karbo aktif merupaka padata berpori yag dihasilka dari baha yag megadug karbo dega pemaasa pada suhu tiggi.semaki luas permukaa arag aktif maka daya adsorpsiya semaki tiggi (Sembirig, 23).Salah satu baha alam yag megadug usur karbo yaitu ampas buah magrove.buah magrove memiliki kaduga tai yag dapat diguaka sebagai pewara alami. Dalam pembuataya, buah magrove tersebut dipotog kecil-kecil secara seragam lalu diekstraksi secara batch. Hasilya berupa caira sebagai pewara alami da didapatka sisa berupa ampas buah magrove yag belum perah dimafaatka dega maksimal.peelitia sebelumya telah meeliti karbo aktif dari ampas buah magrove dega aktivator asam fosfat 8% da diberi perlakua pemaasa megguaka furace pada suhu 75ºC dega redeme karbo aktif sebesar 93,5%, luas permukaa 16,81 m 2 /g, kadar air 12,4%, kadar abu 1,4%, kadar zat terbag 23,8% da kadar karbo tertambat sebesar 74,8% da telah memeuhi stadar SNI (Irawa dkk, 215). Pada peelitia tersebut belum dilakuka pegaplikasia karbo aktif dari ampas magrove, oleh karea itu perlu dilakuka peelitia megeai aplikasi karbo aktif tersebut. Idustri tahu merupaka idustri kecil yag bayak tersebar di daerah perkotaa maupu pedesaa khususya di Pulau Jawa. Namu, limbah cair dalam proses pembuata tahu berpotesi utuk mecemari ligkuga apabila limbah tersebut lagsug dibuag tapa adaya proses pegolaha. Limbah cair tahu megadug baha-baha orgaik berupa protei, karbohidrat da lemak.kaduga poluta orgaik yag tiggi dalam limbah cair idustri tahu dapat bertidak sebagai sumber makaa bagi pertumbuha mikroba (Laksmi dkk, 1993). Pasoka makaa yag berlimpah megakibatka mikroorgaisme berkembag biak dega cepat da mereduksi oksige terlarut dalam air yag dapat meyebabka perombaka seyawa orgaik yag meghasilka gas berbau meyegat sehigga meyebabka suasaa tidak yama bagi masyarakat di sekitar kawasa idustri tahu da dapat meyebabka kematia makhluk hidup dalam air. Meurut Damayati dkk (24), dalam peelitiaya megataka bahwa pada limbah cair tahu memiliki ilai BOD 5389,5 mg/l, COD 75 mg/l da ph 4,11. Peagaa dalam pegolaha limbah cair idustri tahu diataraya dega suatu adsorbe utuk meuruka kadar seyawa orgaik atau logam berat dari ligkuga peraira (Fatimah, 214). Salah satu adsorbe yag dapat diguaka ialah karbo aktif. Aktivasi pada karbo aktif yag bergua agar pori-pori karbo aka lebih terbuka sehigga luas permukaa karbo aka semaki besar yag meyebabka lebih bayak molekul terserap (Yuiato, 22). Aktivasi dapat secara fisika maupu kimia, Secara fisika dilakuka dega pemaasa, hal ii meyebabka hilagya 13

2 pegotor.aktivasi secara kimia dapat dilakuka dega basa seperti KOH da asam seperti H 3 PO 4, hal ii meyebabka pegotor terbawa oleh zat pegaktif.tujua peelitia ii adalahpembuata karbo aktif dari ampas magrove sisa hasil ekstraksi pembuata zat wara alami dega aktivasi kimia (H 3 PO 4 da KOH) utuk megetahui kemampua adsorpsi karbo aktif dalam peurua kaduga COD dalam limbah cair idustri tahu serta kostata kesetimbaga Freudlich da Lagmuir yag dilakukasecara kotiyu. 2. METODE 2.1 Baha Baha-baha yag diguaka terdiri atas ampas magrove sisa hasil pembuata zat wara alami dega aalisa ultimate hasilya karbo 62%, hidoge 4,79%, total sulfur,3%, oksige 26,36% da aalisa proximate hasilya moisture dry air 6,48%, Ash 3,5%, volatile mater 41,91%, fixed karbo 48,58% da ilai kalor 5523 cal/gr, sedagka komposisi karbo aktif adalah :luas permukaa 1256,6 m 2 /g, kadar air 11,75%, kadar abu 1,26%, kadar zat terbag 22,64% da kadar karbo tertambat sebesar 75,6%, limbah cair tahu yag diperoleh dari idustri rumaha di daerah Pucagsawit dega ilai BOD 542,6 mg/l, COD 7124 mg/l da ph 4,1, aquadest, kertas sarig, ph stick, kalium hidroksida, kalium permagaat, asam fosfat 85,3%, asam sulfat 95-97%, da asam oksalat 99,6%. 2.2 Alat Peralata yag diguaka terdiri atas alat pembuat arag (wadah tertutup) yag dilegkapi termometer, kompor, gas LPG 3kg, ove, desikator, bleder, sariga, alat-alat gelas stadar, cawa porsele, eraca aalitik, peragkat kolom adsorpsi, kompor listrik, termometer, buret da statif. Sedagka ragkaia peragkat kolom adsorpsi terlihat pada gambar sebagai berikut : Keteraga: 1. Pipa pegedali alira 2. Tagki peampug limbah cair tahu 3. Kra 4. Peera laju alir da pegambila sampel 5. Kolom adsorbsi 6. Peampug limbah setelah adsorbsi Gambar 1. Ragkaia Alat Kolom Adsorbsi 2.3 Jalaya Peelitia Dalam pembuata karbo aktif,ampas magroveyag telah kerig dipaaska pada suhu 8 C dalam wadah tertutup yag dilegkapi dega termometer selama 1 jam sehigga semua ampas magrove berubah mejadi arag(karbo). Karbo dibleder higga berbetuk graular lalu disarig.karbo tersebut diredam dalam laruta pegaktif KOH 1M da H 3 PO 4 1M selama 24 jam.karbo disarig da dicuci dega aquadest higga ph etral.karbo yag telah diaktivasi secara kimia lalu diove pada suhu 11ºC selama 24 jam utuk meguragi kadar airya. Karbo aktif dari ampas magrove yag telah dihasilka dibiarka digi da disimpa dalam desikator. Pada tahap peyerapa, karbo aktif dimasukka ke dalam peragkat kolom yag aka dialiri oleh limbah cair tahu secara kotiyu dega variabel-variabel percobaa : Aktivator karbo aktif yaitu KOH 1M da H 3 PO 4 1M. Tiggi tumpuka kolom 2 cm, 4 cm, da 6 cm dega massa masig-masig 1,5 gram, 3 gram da 4,5 gram. Lama waktu kotak 1 meit, meit da 6 meit. Dari variabel-variabel diatas, maka dilakuka pegujia daya serap karbo aktif terhadap kaduga COD dari limbah cair tahu megguaka cara uji ilai permagaat secara titrimetri megikuti SNI Didapatka kosetrasi limbah cair tahu setelah adsorpsi (C dalam mg/l) dega aalisa titrasi permagaat. Meghitug perse removal dega persamaa : e e e v = x 1% C Dega C adalah kosetrasi awal (mg/l). Utuk kapasitas peyerapa (q) dalam mg/g dihitug berdasarka massalimbah cair tahu yag teradsorpsi terhadap massa karbo aktif berikut : ( C )V = x 1% 14

3 De g a V me rup aka vol um e lim ba h cai r tah u da m me rup aka ma ssa kar bo akt if. Nilai permaga at utuk meetuka kosetrasi akhir COD limbah cair tahu dirumuska dalam persamaa 15

4 Efisiesi Removal (%) Efisiesi Removal (%) g 1 4 ( ) = v a e [{(1 + )x } {1x,1}]x31,6x Dega: a = Volume titra laruta KMO 4 (ml) N = Normalitas laruta KMO 4 P = Faktor pegecera Aalisa isotherm adsorpsi karbo aktif ampas magrove megguaka persamaa garis lurus isotherm adsorpsi Freudlich da Lagmuir. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Adsorpsi COD Limbah CairTahu dega Variasi Zat Pegaktif da Tiggi Tumpuka Karbo Aktif dari Ampas Buah Magrove Pada percobaa ii dilakuka variasi tiggi tumpuka karbo aktif teraktivasi H 3 PO 4 1M da KOH 1M utuk meetuka tiggitumpuka optimum karbo aktif teraktivasi H 3 PO 4 1M da KOH 1M dalam meyerap parameter COD limbah cair tahu. Prosetase removal COD limbah cair tahu (%) pada berbagai variasi tiggi tumpuka (2 mm, 4 mm da 6 mm) karbo teraktivasi H 3 PO 4 1M da KOH 1M dega waktu kotak 6 meit ditujukka pada Gambar H3PO4 KOH Tiggi Tumpuka (cm) Gambar 2.Efisiesi Peurua Kaduga COD Limbah Cair Tahu (%) dega Variasi Tiggi Tumpuka Karbo Aktif Ampas Magrove Teraktivasi H 3 PO 4 1M da KOH 1M Waktu Kotak 6 Meit Gambar 2 meujukka bahwa pada peambaha tiggi tumpuka karbo aktif terjadi peigkata peyerapa terhadap jumlah COD limbah cair tahu yag teradsorpsi. Hal ii karea semaki tiggi tumpuka karbo dalam kolom, maka semaki bayak karbo aktif yag diguaka da luas permukaaya pu semaki besar sehigga semaki bayak pori da situs aktif yag diguaka utuk adsorpsi COD. Dari Gambar 2 dapat disimpulka bahwa karbo aktif dega aktivator KOH 1M memiliki efisiesi removal lebih tiggi dibadigka H 3 PO 4 1M.Kecederuga yag sama terjadi pada setiap variasi tiggi tumpuka. 3.2 Adsorpsi COD Limbah Cair Tahu dega Variasi Waktu Kotak Pada percobaa ii efisiesi peurua COD limbah cair tahu (%) oleh karbo teraktivasi KOH 1M pada berbagai waktu kotak ditujukka pada Gambar 3.Utuk efisiesi peurua COD limbah cair tahu (%) oleh karbo teraktivasi H 3PO 4 1M pada berbagai waktu kotak ditujukka pada Gambar cm 4 cm 6 cm Waktu Kotak (meit) Gambar 3. Efisiesi Peurua Kaduga COD Limbah Cair Tahu (%) dega Variasi Waktu Kotak Karbo Aktif Ampas Magrove Teraktivasi H 3 PO 4 1M 16

5 Log x/m Efisiesi Removal (%) cm 4 cm 6 cm Waktu Kotak (meit) Gambar 4. Efisiesi Peurua Kaduga COD Limbah Cair Tahu (%) dega Variasi Waktu Kotak Karbo Aktif Ampas Magrove Teraktivasi KOH 1M Kulkari (213) telah meeliti karbo aktif dari sabut kelapa megguaka aktivator campura KOH 1% da HCl 1% yag diguaka utuk megadsorpsi COD dalam limbah. Dari hasil percobaa dega variasi lama waktu kotak dalam proses kotiyu dega tiggi tumpuka 6 cm meujukka bahwa didapatka waktu adsopsi optimum pada 2 meit dega efisiesi removal mecapai 5%. Jika dibadigka dega hasil peelitia diatas yag ditujukka oleh gambar 3 da 4pada waktu kotak 6 meit tiggi tumpuka 6 mm terdapat jumlah kaduga COD yag terjerap sekitar 45%,hal ii di kareaka karbo aktif belum lewat jeuh sehigga pada waktu 6 meit pada tiggi tumpuka 6 mm peyerapa belum optimal. 3.3 Kostata Kesetimbaga Karbo Aktif dari Ampas Magrove Kostata kesetimbaga Freudlich didapat dega memasukka data yag ada ke dalam persamaa liier dalam betuk logaritma : g x = log + 1 log C (1) Dega : x = bayakya COD yag teradsorpsi (mg), m = adalah massa adsorbe (g), C = kosetrasi COD yag tersisa dalam laruta setelah terjadi kesetimbaga (ppm). Kostata kesetimbaga Lagmuir didapat dari persamaa dalam betuk liier : C 1 1 C + (2) = ( x ) s k ( x ) s Dega : (x/m) = kapasitas adsorpsi, (x/m) = maks adalah kapasitas adsorpsi maksimum, C = adalah kosetasi COD yag tersisa dalam laruta setelah terjadi kesetimbaga (ppm). Kurva isotherm Freudlich utuk karbo aktif teraktivasi KOH 1M ditujukka pada Gambar 5 da diperoleh ilai k tertiggi =,999. Kurva isotherm Lagmuir utuk karbo aktif teraktivasi KOH 1M ditujukka pada Gambar 6 da diperoleh ilai kostata kesetimbaga (k) tertiggi = 6, ,5 2 1,5 6 meit meit 1 meit Liear (6 meit) Liear ( meit) Liear (1 meit) y =,565x -,22 R² =,9741 y =,527x -,23 R² =,9771 y =,4775x -,14 R² =,9696 1, log C Gambar 5. Kurva Isotherm Freudlich Karbo Aktif dari Ampas Magrove Teraktivasi KOH 1M 17

6 Log x/m C/(x/m) C/(x/m) meit meit 1 meit Liear (6 meit) Liear ( meit) Liear (1 meit) y =,196x + 2,9699 R² =,6988 y =,116x + 2,5573 R² =,6633 y =,93x + 1,6288 R² =, C Gambar 6. Kurva Isotherm Lagmuir Karbo Aktif dari Ampas Magrove Teraktivasi KOH 1M Utuk kurva isotherm Lagmuir pada karbo aktif teraktivasi H 3 PO 4 1M ditujukka pada Gambar 7 da diperoleh ilai k yag palig tiggi= 7, Sedagka utuk kurva isotherm Freudlich ditujukka pada Gambar 8 da diperoleh ilai kostata kesetimbaga (k) tertiggi =, meit meit 1 meit y =,1x + 3,796 2 Liear (6 meit) Liear ( meit) R² =, Liear (1 meit) y =,29x + 2,2898 R² =,666 y =,133x + 2,7176 R² =, C Gambar 7. Kurva Isotherm Lagmuir Karbo Aktif dari Ampas Magrove Teraktivasi H3PO4 1M 6 meit 2,5 meit 1 meit y =,581x -,2 2 Liear (6 meit) Liear ( meit) 1,5 Liear (1 meit) 1 R² =,9765 y =,4527x -,1 R² =,9657 y =,448x -,19 R² =,98, Log C Gambar 8. Kurva Isotherm Freudlich Karbo Aktif dari Ampas Magrove Teraktivasi H 3 PO 4 1M Kurva kesetimbaga adsorpsi dega aktivator H 3 PO 4 1M da KOH 1M telah dimodelka megguaka dua metode atara lai metode isoterm Lagmuir da Freudlich. Pada peelitia ii meujukka bahwa model Freudlich lebih cocok utuk adsorpsi COD. Hal ii dikareaka pada model isoterm Freudlich memiliki koefisie korelasi (R 2 ) yag tiggi (medekati 1) sedagka model isoterm Lagmuir memiliki ilai R 2 yag lebih redah. 4. KESIMPULAN Tiggi tumpuka optimum karbo diaktivasi H 3 PO 4 1M da KOH 1M adalah 6 cm dega peurua kadar COD ya masig-masig adalah 33,3% da 44,95%. Waktu kotak optimum karbo aktif dega aktivasi H 3 PO 4 1M da KOH 1M adalah 6 meit. Kostata kesetimbaga pada karbo aktif diaktivasi H 3PO 4 1M dega metode Freudlich da metode Lagmuir atara lai,999 da 7, , sedagka kostata kesetimbaga yag didapat pada karbo aktif diaktivasi oleh KOH 1M dega metode Freudlich da metode Lagmuir yaki,999 da 6, Berdasarka ilai koefisie korelasi (R 2 ) pada model isotherm Freudlich da Lagmuir, maka dapat disimpulka bahwa pada peelitia ii model isotherm Freudlich lebih cocok utuk megadsorpsi COD dega megguaka ilai k=,

7 5. DAFTAR PUSTAKA Damayati, A., Joi, H., da Ali, M., 24, Aalisis Resiko Ligkuga dari Pegolaha Limbah Pabrik Tahu dega Kayu Apu (Pistia statiotes l), Jurusa Tekik Ligkuga FTSP-ITS, Surabaya Fatimah, D., 214, Pegolaha Mieral Tekto-Silikat Alam utuk Substitusi Impor Sediaa Baha Baku Farmasi : Rekayasa Batua sebagai Basis Material Ati Septik melalui Peaama Ihibitor dega Metode Kotiyu, Lapora Akhir, Pusat Peelitia Geotekologi, LIPI Irawa, H., da Setiaa, R.W., 215, Pembuata Karbo Aktif dari Ampas Magrove Sisa Hasil Ekstraksi Pembuata at Wara Alami dega Megguaka Aktivator Asam Fosfat, Jurusa Tekik Kimia, Fakultas Tekik, Uiversitas Sebelas Maret, Surakarta Kulkari, Suil J., 213, Removal of Orgaic Matter from Domestic Waste Water by Adsorptio, Iteratioal Joural of Sciece, Egieerig ad Techology Research, 2(1), Laksmi, J.B.S., da Rahayu, W.P., 1993, Peagaa Limbah Idustri Paga, Kaisius, Yogyakarta Sembirig, M., da Siaga, T., 23, Arag Aktif (Pegeala da Proses Pembuataya), Departeme Tekik Idustri, Uiversitas Sumatera Utara, Meda Yuiato, 22, Studi Pembuata Karbo Aktif dari Bagasse dega Baha Pegaktif H 2 SO 4, Skripsi Sarjaa Kimia, Fakultas Matematika da Ilmu Pegetahua Alam, Uiversitas Sebelas Maret, Surakarta. PERTANYAAN 1. Rieke Yuliastuti, ST (Baristad Surabaya, Kemeteria Peridustria) Bagaimaa perhituga tekoekoomi dari peelitia ii? Jawaba: Pada peelitia ii dalam skala labolatorium belum terhitug tekoekoomiya, peelitia aka dilajutka dalam skala pilot pla da ditigkatka dega scale up dibaregi dega peyusua bisis pla. 2. Ir. Muhamad Kuriadi, MTA. (BPTBA LIPI Yogyakarta) Saya belum melihat SNI karbo aktif. Di SNI ada ilai aktivasi, miimal 9, sedagka di peelitia sama sekali tidak disiggug. Berapa ilai aktivasiya, apakah sudah sesuai SNI atau belum, karea haya meyiggug daya serap terhadap COD. apakah tidak diukur ilai aktivasiya? Jawaba: Di makalah ada. Sudah disebutka suhu 8, da luas permukaa 16, ash, hardess, bulk desity (g/m 3 ). Selai itu juga sudah tersaji uji Proximate da Ultimate utuk baha baku 19